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464 人阅读发布时间:2025-11-04 16:35
大家在实验室里用离心机时,会不会偶尔好奇:那些微粒、生物大分子,究竟是如何被巧妙分离的?这背后有一个关键概念在起作用——沉降系数(S 值)。今天,我们就来聊聊这个看似陌生却十分重要的 S 值。
01 什么是沉降系数 S 值?
沉降系数(Sedimentation Coefficient, S 值),是衡量颗粒或分子在离心力场中沉降速度的一个物理量,表示:单位离心力场中颗粒的沉降速度: S = v / (ω²r)。(v 是沉降速度,ω 是离心转子的角速度,r 是颗粒到旋转中心的距离)
这个概念最早由瑞典蛋白质化学家 Svedberg 在 1924 年提出。为了纪念他的贡献,人们将沉降系数的基本单位命名为 Svedberg。由于蛋白质,核酸等生物大分子的 S 值时常在 10-13 秒左右,因此把沉降系数 10-13 秒称为一个 Svedberg 单位,简写 S。

▲ Svedberg(图片来自网络)
小 tip:由于沉降系数会受到溶剂种类和温度的影响,在实验中,我们通常会将测得的沉降系数换算到 20℃ 纯水这一标准条件下的值,即 S₂₀,ᴡ。这样做可以消除介质和温度变化带来的影响,从而便于在不同实验之间进行比较。
02 不同样品的 S 值差异
不同生物颗粒因其大小、形状、密度以及介质粘度的不同,沉降系数存在显著差异。例如:血红蛋白的沉降系数约为 4×10-13 秒或 4S。一般单纯的蛋白质在 1-20S 之间,较大核酸分子在 4-100S 之间。

▲ 不同生物分子的沉降系数差异
简单来说,在相同的离心条件下:
S 值越大的颗粒,由于沉降速度更快,会更早到达离心管底部
而 S 值较小的颗粒则沉降缓慢,会更多地停留在离心管的上部或中部,从而可以实现杂质与样品的分离。了解这些差异,有助于我们在离心时选择合适的条件和转子。
03 巧用 S 值,优化离心实验
S 值并不仅仅是一个理论参数,它在实际的离心实验设计和优化中扮演着重要角色,小 E 在这里给大家分享 2 个常见的使用场景:
1、指导离心方法选择:
根据样品组分间S值的差异,我们可以选择合适的离心方法。对于 S 值相差较大(通常 10 倍以上)的样品,可采用差速离心法,通过改变离心速度和时间分批分离;对于 S 值接近但密度不同的样品,则需采用密度梯度离心法(如等密度梯度离心),依靠它们在梯度介质中沉降行为的不同进行分离。
2、估算沉降时间:
已知样品的 S 值和转子的 K 因子(效率系数,与转子的几何形状和最大转速有关),可以利用公式 t = K / S 快速估算出该样品在特定转子里差速离心所需的大致时间。这能帮助我们高效地规划实验流程。

理解并运用 S 值能帮助我们优化实验设计并预估离心时间,让实验事半功倍。希望今天这篇小文能帮助您更好地理解离心技术背后的科学,让您的实验之旅更加得心应手!